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Title:
METHOD FOR PRODUCING A PLANAR STRUCTURE, AND DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/233480
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a planar structure (2), comprising the following steps: - printing a green body (6) of the structure (2) onto a surface (8) of a carrier substrate (10) by means of a screen printing method (4); - removing the green body (6) from the carrier substrate (10); and - thermally treating the green body in order to convert the green body into the planar structure; characterized in that temperature control of the carrier substrate (10) is carried out in such a way that a temperature gradient (14) is produced on the carrier substrate surface (8) below the green body (6), which gradient is at least 0.5 K/mm along a surface plane (16) and has an extent (17) in the surface plane (16) of at least 10 mm.

Inventors:
DENNELER STEFAN (DE)
SCHUH CARSTEN (DE)
SOLLER THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/056212
Publication Date:
November 10, 2022
Filing Date:
March 10, 2022
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H01F41/02; H01F41/16; H02K15/02
Domestic Patent References:
WO2020099052A12020-05-22
Foreign References:
DE202021100809U12021-04-26
CN111845140A2020-10-30
EP3654356A12020-05-20
EP3723249A12020-10-14
EP3809560A12021-04-21
EP3051664A12016-08-03
KR102070996B12020-01-29
Other References:
G. KRAUSE: "Abschlussbericht PriMa3D -Siebgedruckte Komponenten für elektrische Antriebe", 1 January 2016 (2016-01-01), XP055523866, Retrieved from the Internet [retrieved on 20181114]
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen einer planaren Struktur (2) um fassend folgende Schritte,

- Drucken eines Grünkörpers (6) der Struktur (2) mittels ei nes Siebdruckverfahrens (4) auf eine Oberfläche (8) eines Trägersubstrats (10),

- Entfernen des Grünkörpers (6) vom Trägersubstrat (10),

- Wärmebehandlung des Grünkörpers zur Umwandlung des Grünkör pers in die planare Struktur, dadurch gekennzeichnet, dass

- eine Temperierung des Trägersubstrates (10) in der Form er folgt, dass an seiner Oberfläche (8) unter dem Grünkörper (6) ein Temperaturgradient (14) erzeugt wird,

- der entlang einer Oberflächenebene (16) mindestens 0,5 K/mm beträgt und

- eine Ausdehnung (17) in der Oberflächenebene (16) von min destens 10 mm aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Temperaturgradient (14) über die vom Grünkörper (6) bedeckte Oberfläche (8) erstreckt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturgradient (14) alterniert und nach einer Erstre ckung von mindestens 10 mm in der Oberflächenebene (16) ein zweiter Temperaturgradient (14') erzeugt wird, der mit umge kehrten Vorzeichen zum ersten Temperaturgradienten (14) ver läuft.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Oberfläche (8) und dem Grünkörper (6) eine Haftvermittlungsschicht (18) aufgebracht ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (8) des Trä gersubstrats (10) eine Mittenrauigkeit Ra aufweist, die klei ner als 0,5 pm ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittenrauigkeit Ra kleiner als 0,2 mpi, besonders bevor zugt kleiner als 0,09 mpi ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Trägersubstrates Temperierelemente (20) zur Erzeugung des Temperaturgradienten (14) angeordnet sind.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierelemente (20) Peltier-Elemente (22) sind.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Drucken des Grünkörpers (6) ein Trocknungsschritt (24) des Grünkörpers (6) auf dem Trägersubstrat (10) erfolgt.

10. Verfahren zur Erzeugung einer dreidimensionalen Struk tur, wobei eine Mehrzahl von planaren Strukturen (2), herge stellt mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zu einer dreidimensionalen Struktur (26) übereinander- gestapelt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionale Struktur (26) ein Blechpaket (28) für eine elektrische Maschine ist.

12. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Trägersubstrat (10) mit einer Oberfläche (8) zum Aufbringen eines Grünkör pers (6) mittels eines Siebdruckverfahrens (4) und einer der Oberfläche (8) gegenüber liegenden Substratunterseite (30), wobei an oder in der Substratunterseite (30) Temperierelemen te (20) angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Temperierelemente Peltierelemente (22) oder Fluidkanäle (32) sind.

Description:
Beschreibung

Verfahren zur Herstellung einer planaren Struktur und Vor richtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer planaren Struktur nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 12.

Ein neues Verfahren zur Herstellung von planaren Strukturen, wie beispielsweise von Magnetblechen für elektrische Maschi nen, stellt der Sieb- oder Schablonendruck dar. Hierbei wird, ausgehend von Metallpulvern, zunächst eine Druckpaste er zeugt, diese dann mittels einer Sieb- und/oder Schablonen drucktechnik zu einem Grünkörper in Dickschicht verarbeitet und anschließend der entstandene Grünkörper durch thermische Behandlung wie einer Entbinderung und einer Sinterung in ein metallisch strukturiertes Bauteil, im Weiteren als planare Struktur bezeichnet, überführt. Eine derartige planare Struk tur kann beispielsweise ein Elektroblech sein, wobei eine Stapelung einer Vielzahl dieser Elektrobleche zu einem Mag- netblechstapel für eine elektrische Maschine führt. Ein der artiges Verfahren ist beispielsweise in der WO 2020/099052A1 beschrieben.

Beim Formgebungsschritt mittels des Sieb- oder des Schablo nendruckverfahrens wird der Grünkörper dabei auf ein Trä gersubstrat gedruckt, wobei eine gute Benetzung und damit Ad häsion der Druckpaste auf dem Substrat wünschenswert ist, um ein fehlerfreies Druckbild zu gewährleisten. Vor der thermi schen Prozessierung muss der Grünkörper dann vom Trägersub strat abgelöst werden. Das Lösen des Verbundes zwischen Trä ger und Grünkörper stellt insofern einen kritischen Prozess schritt dar, als dass der typischerweise ca. 100 pm dicke Grünkörper bei zu großer oder unvorteilhafter Krafteinwirkung leicht Schaden erleiden kann. Der Grünkörper umfasst neben seinen funktionalen Bestandteilen, beispielsweise den Eisen- partikeln, im Wesentlichen eine polymerbasierte Matrix sowie Füllpartikel, sodass er zwar an sich handhabbar ist, aber eben eine gewisse Empfindlichkeit aufweist. Somit ist es leicht möglich, durch die eingebrachten mechanischen Spannun gen Risse zu induzieren, die im weiteren Prozessablauf nach teilig in Bezug auf die Maßhaltigkeit oder die Fehlerfreiheit der daraus entstandenen planaren Struktur sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gegenüber dem Stand der Technik sicherere Prozesstechnik bereitzustellen, und die Ausschussrate bei der Herstellung von planaren Struk turen zu reduzieren.

Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie in einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 12.

Das Verfahren nach Patentanspruch 1 umfasst folgende Schrit te:

- Drucken eines Grünkörpers der Struktur mittels eines Sieb druckverfahrens auf eine Oberfläche eines Trägersubstrates

- Entfernen des Grünkörpers vom Trägersubstrat

- Wärmebehandlung des Grünkörpers zum Umwandeln des Grünkör pers in die planare Struktur.

Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass

- eine Temperierung des Trägersubstrats in der Form erfolgt, dass an seiner Oberfläche unter dem Grünkörper ein Tempera turgradient erzeugt wird,

- der entlang einer Oberflächenebene mindestens 0,5 K/mm be trägt und eine Ausdehnung in der Oberflächenebene von mindes tens 10 mm aufweist.

Eine planare Struktur ist eine im Wesentlichen ebene, blech artige Struktur, die in ihrer Erstreckung in einer Ausbrei tungsebene wesentlich größer ist als in ihrer Höhe. Unter ei nem Grünkörper wird dabei ein Vorkörper für eine spätere Wär mebehandlung verstanden. Ein Grünkörper ist an sich in der Regel mechanisch selbsttragend und mechanisch begrenzt be lastbar. Durch die Wärmebehandlung insbesondere in Form eines Sintervorgang, bei dem anders als bei einem Schmelzvorgang einzelne Körner im Grünkörper durch Diffusionsprozesse eine zusammenhängende, stofflich verbundene Struktur ausbilden, wird der Grünkörper in einen Sinterkörper überführt. Nach der beschriebenen Wärmebehandlung und der damit eintretenden me chanischen Verfestigung wird von der planaren Struktur ge sprochen.

Unter einem Siebdruckverfahren wird ein Verfahren verstanden, bei dem eine Paste beispielsweise mittels eines Rakels auf ein Substrat aufgebracht wird, wobei eine Schicht entsteht, die üblicherweise eine Dicke aufweist, die im Bereich zwi schen 70 gm und 150 gm liegt. Die Paste wird nur auf bestimm te, nicht abgedeckte Bereiche, die mittels einer Schablone freigehalten sind, auf das Substrat gedruckt. In der Regel wird die Paste dabei durch ein Sieb gedruckt, was aber nicht zwingend notwendig ist. Ein Schablonendruck ohne Verwendung eines Siebes wird ebenfalls unter dem Begriff Siebdruckver fahren subsummiert.

Ein Trägersubstrat ist eine selbstragende Struktur mit einer möglichst glatten Oberfläche. Die Oberfläche ist dazu vorge sehen, den Grünkörper darauf zu drucken, wobei gegebenenfalls zwischen der Oberfläche und dem Grünkörper eine weitere Dünn schicht, beispielsweise in Form einer Haftvermittlungs schicht, aufgebracht sein kann. Auch in diesem Fall wird da von gesprochen, dass der Grünkörper auf die Oberfläche des Trägersubstrates aufgedruckt ist. Das Trägersubstrat kann ne ben einem die beschriebene Oberfläche aufweisenden Substrat körper auch noch weitere Elemente wie einen Rahmen, eine Trä gerplatte und/oder Temperierelemente aufweisen, die entspre chend aneinandergefügt sind. Die Oberfläche des Trägersub strates erstreckt sich in einer möglichst planaren Oberflä chenebene. Das beschriebene Verfahren ermöglicht es, den Grünkörper si cher und sauber von dem Trägersubstrat zu lösen. Durch den Temperaturgradienten entlang der Oberflächenebene zwischen Grünkörper und Oberfläche des Trägersubstrates werden auf grund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Substrats und des Grünkörpers Zug- und/oder Druck- und/oder Scherspannungen erzeugt, die ein Ablösen des Grünkörpers vom Substrat unterstützen. Dabei ist durch die beschriebenen Wer tebereiche bezüglich des Temperaturgradienten und bezüglich der Ausdehnung desselben die Intensität dieser Zug-, Druck- und Scherspannungen so gewählt, dass sie gerade ein Ablösen des Grünkörpers von der Oberfläche unterstützen, jedoch kei nen Schaden für den Grünkörper an sich darstellen.

Der Temperaturgradient erstreckt sich auf eine Entfernung von mindestens 10 mm. Dabei gibt es unterschiedliche Möglichkei ten, diesen Temperaturgradienten auszugestalten. Zum einen ist es technisch gut umzusetzen, wenn der Temperaturgradient möglichst über die gesamte Oberflächenebene des Trägersub strates unter dem Grünkörper verläuft. Man hat also einen Ausgangspunkt, beispielsweise den Punkt, an dem der Grünkör per auf dem Trägersubstrat in seiner flächigen Ausbreitung beginnt, und lässt den Temperaturgradienten bis zum gegen überliegenden Ende des Grünkörpers verlaufen. Wenn der Grün körper beispielsweise eine Ausdehnung von 200 mm aufweist, so weist der Temperaturgradient über die beschriebene Ausdehnung einen absoluten Betrag von 100 K. auf. Die Zug-, Druck- und Scherspannungen, die über diesen Temperaturbereich unter dem Grünkörper auftreten, sind dazu geeignet, diesen abzulösen. Grundsätzlich sind Temperaturgradienten zwischen 70 K und 150 K gut geeignet, die beschriebene Wirkung zu erzielen.

Ist der Grünkörper von seiner Beschaffenheit jedoch empfind licher gegenüber den beschriebenen Zug-, Druck- und Scher spannungen, so kann es zweckmäßig sein, einen alternierenden Temperaturgradienten über den Verlauf des Grünkörpers in der Oberflächenebene zu generieren. Dieser alternierende Tempera turgradient sollte somit mindestens 10 mm betragen und nach mindestens weiteren 10 mm (also nach mindestens 20 mm Gesamt ausbreitung) mit einem umgekehrten Vorzeichen weiterverlau fen, bis er nach beispielsweise weiteren 10 mm wieder das ur sprüngliche Vorzeichen annehmen kann. Auf diese Weise werden lokale Zug-, Druck- und Scherspannungen aufgrund der unter schiedlichen Ausdehnungskoeffizienten induziert, wobei der absolute Temperaturgradient vergleichsweise klein gehalten wird. Auf diese Weise wird verhindert, insbesondere bei flä chenmäßig groß ausgeprägten Grünkörpern, dass zu hohe absolu te Temperaturschwankungen entlang des Temperaturgradienten auftreten, die ggf. bereits die inneren Eigenschaften des Grünkörpers beeinflussen können. Bei alternierenden Tempera turgradienten sind die genannten 10 mm Intervalle eine Unter grenze, innerhalb derer die gewünschte Wirkung noch technisch gut umsetzbar erzielt wird. Diese können auch höher gewählt werden, insbesondere können gerade bei alternierenden Tempe raturgradienten diese auch höher als die beschriebenen 0,5K/mm, beispielsweise bei 1 K/mm liegen.

Es ist zweckmäßig, dass die Oberfläche des Trägersubstrats eine Mittenrauigkeit Ra aufweist, die kleiner als 0,5 gm, insbesondere bevorzugt kleiner als 0,2 gm und ganz besonders bevorzugt kleiner als 0,09 gm ist. Das Kürzel Ra für den arithmetischen Mittenrauwert (auch Mittenrauigkeit) ist nach DIN EN ISO 4287:2010 genormt. Zur Ermittlung dieses Messwer tes wird die Oberfläche auf einer definierten Messstrecke ab getastet und sämtliche Höhen- und Tiefenunterschiede der Oberfläche aufgezeichnet. Nach der Berechnung des bestimmten Integrals dieses Rauheitsverlaufes auf der Messstrecke wird abschließend dieses Ergebnis durch die Länge der Messstrecke dividiert.

Eine sehr glatte Oberfläche des Trägersubstrates unterstützt die Entfernbarkeit des Grünkörpers von der Oberfläche zusätz lich zu den genannten Maßnahmen mittels Temperaturgradient.

Je feiner die Oberfläche ist, umso leichter lässt sich der Grünkörper wieder entfernen. Anderseits ist es auch nötig, dass beim Drucken der Druckpaste diese auch auf der Oberflä- che des Trägersubstrates anhaftet, sodass das Aufbringen ei ner Haftvermittlungsschicht zwischen der Oberfläche des Trä gersubstrates und des darauf aufzudruckenden Grünkörpers zweckmäßig ist. Vor diesem Hintergrund ist das Merkmal nach Patentanspruch 1, wonach der Grünkörper auf die Oberfläche des Trägersubstrates gedruckt wird, auch so zu verstehen, dass zwischen der Oberfläche des Trägersubstrates und dem Grünkörper auch noch die beschriebene Haftvermittlungsschicht angeordnet sein kann.

Zur Erzeugung des Temperaturgradienten ist es zweckmäßig, dass unterhalb des Trägersubstrates Temperierelemente ange ordnet sind. Diese Temperierelemente sind bevorzugt Peltier- Elemente. Grundsätzlich kann es allerdings auch zweckmäßig sein, unter dem Trägersubstrat oder im unteren Bereich des Trägersubstrates Kanäle anzuordnen, in dem ein Fluid zum Tem perieren des Trägersubstrates fließt.

Ferner ist es zweckmäßig, dass nach dem Drucken des Grünkör pers ein Trocknungsschritt des Grünkörpers auf dem Trägersub strat erfolgt. Das Trocknen des Grünkörpers auf dem Trä gersubstrat erleichtert ebenfalls das Entfernen des Grünkör pers und ist ein Vorteil gegenüber dem Trocknen nach dem Ent fernen des Grünkörpers.

Im Weiteren ist es zweckmäßig, wenn eine Mehrzahl von plana ren Strukturen nach dem beschriebenen Verfahren hergestellt wird und diese zu einer dreidimensionalen Struktur übereinan der gestapelt werden. Dies ist insbesondere zum Aufbau eines Blechpaketes für eine elektrische Maschine zweckmäßig. In diesem Fall sind die planaren Strukturen als Magnetbleche ausgestaltet.

Ein weiterer Bestandteil der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehen den Ansprüche. Diese Vorrichtung umfasst ein Trägersubstrat mit einer Oberfläche zum Aufbringen eines Grünkörpers mittels eines Siebdruckverfahrens und eine der Oberfläche gegenüber- liegende Substratunterseite, wobei an oder in der Substratun terseite Temperierelemente angeordnet sind. Die beschriebene Vorrichtung weist dieselben Vorteile auf, die bereits zu dem vorab erläuterten Verfahren vorgetragen sind. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Temperierelemente in Form von Peltier- Elementen oder in Form von Fluidkanälen ausgestaltet sind.

Weitere Vorteile der Erfindung und weitere Merkmale werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur la) - c) den grundsätzlichen schematischen Ablauf der Herstellung einer planaren Struktur,

Figur 2a, b zwei mögliche Ausgestaltungsformen des Kastens II in Figur la) in detaillierterer Form,

Figur 3 eine Draufsicht auf ein Trägersubstrat mit einer Siebdruckschablone,

Figur 4 eine Draufsicht auf ein Trägersubstrat mit einem darauf gedruckten Grünkörper und die Darstellung eines Tempe raturgradienten,

Figur 5 eine analoge Darstellung gemäß Figur 4 mit anders ausgestalteten Temperaturgradienten,

Figur 6 eine analoge Darstellung gemäß Figur 4 mit radial ausgestalteten Temperaturgradienten,

Figur 7 eine dreidimensionale Darstellung einer typischen planaren Struktur,

Figur 8 eine dreidimensionale Struktur, zusammengesetzt aus einer Vielzahl von planaren Strukturen in Form eines Blechpa ketes für eine elektrische Maschine,

Figur 9 ein Blechpaket ähnlich wie in Figur 8 auf einer Welle montiert als Rotor für eine elektrische Maschine. In der Figur 1 sind in den Teilfiguren a), b) und c) einzelne Verfahrensschritte zur Herstellung einer planaren Struktur 2 dargestellt. In Figur la) wird schematisch ein Siebdruckver fahren 4 beschrieben, wobei auf ein Trägersubstrat 10 mittels eines Rakels 34 ein Grünkörper 6 aufgedruckt wird. Hierbei wird eine hier nicht dargestellte Druckpaste durch das Rakel 4 durch eine Druckschablone 38 (vgl. Figur 3) gedruckt, so- dass der Grünkörper 6 auf einer Oberfläche 8 des Trägersub strates haftet. Die Druckschablone 38 ist dabei in einem Druckrahmen 36 gemäß Figur 3 montiert, wobei in den Druckrah men 36 ein Sieb eingespannt sein kann, das hier nicht darge stellt ist. Das hier nicht dargestellte Sieb dient dazu, die Druckpaste gleichmäßig auf der Oberfläche 8 des Trägersub strates 10 zu verteilen. Ob ein Sieb eingesetzt wird oder nicht, hängt von den rheologischen Eigenschaften der Druck paste ab. Daher wird hier der Begriff „Schablonendruck" unter den Oberbegriff „Siebdruck" im Allgemeinen subsummiert.

Einerseits liegt dem beschriebenen Verfahren die Aufgabe zu grunde, das Abtrennen des gedruckten Grünkörpers möglichst zu vereinfachen. Zum anderen besteht aber auch die Notwendig keit, dass der Grünkörper auf der Oberfläche 8 des Substrates beim Aufdrucken gut haftet. Hierfür wird je nach Druckpaste häufig eine Haftvermittlungsschicht 18 aufgebracht (vgl. Fi guren 2a) und 2b)). Die Oberfläche 8 ist in dieser Ausgestal tung eine polierte Metalloberfläche, die eine Mittenrauigkeit Ra von 0,3 pm aufweist.

Im Weiteren wird gemäß Figur lb) ein Trocknungsschritt 24 durchgeführt, wobei in dieser vorteilhaften Ausgestaltungs form über das Trägersubstrat 10 mit dem Grünkörper 6 eine Trocknungsvorrichtung 40 platziert wird. Bei der Trocknungs vorrichtung 40 kann es sich beispielsweise um ein Infrarot heizgerät handeln.

In Figur lc) ist im Weiteren schematisch ein Wärmebehand lungsofen in Form eines Durchlaufofens 42 dargestellt. Der Durchlaufofen 42 weist dabei eine Heizkammer 43 auf, durch die die vom Trägersubstrat abgelösten Grünkörper 6 auf einem Förderband 44 befördert werden und dabei einem Wärmebehand lungsprozess in Form eines Sinterprozesses unterzogen werden. Nachdem die Grünkörper 6 die Heizkammer 43 verlassen haben, werden diese als planare Strukturen 2 bezeichnet. Der Durch laufofen 42 kann auch Bereiche umfassen, die niedriger tempe riert sind und zu einer Entbinderung oder zusätzlichen Trock nung des Grünkörpers beitragen können.

Zwischen den Teilfiguren lb) und lc) erfolgt ein Ablösen des Grünkörpers 6 von der Oberfläche 8 des Trägersubstrates 10. Auf die Mittel zum Ablösen des Grünkörpers 6 wird in Figur 2 in zwei verschiedenen Alternativen eingegangen. Dabei sind an oder in einer Substratunterseite 30 des Trägersubstrates 10 Temperierelemente 20 angebracht. In Figur 2a) sind die Tempe rierelemente 20 in Form von Peltier-Elementen 22 ausgestal tet, die an der Unterseite 30 angeordnet sind. Jedes der Pel tier-Elemente 22 kann dabei in der Art angesteuert werden, dass von diesem eine ganz bestimmte Temperatur auf das Trä gersubstrat 10 und im Weiteren an dessen Oberfläche 8 bzw. lotgerecht auf das Trägersubstrat 10 gesehen auf dessen Ober flächenebene 16 eingebracht werden kann. Da jedes Peltier- Element 22 durch eine elektrische Ansteuerung eine unter schiedliche Temperatur erzeugen kann, ist es möglich, in der Oberflächenebene 16 einen Temperaturgradienten 14 darzustel len. Die unterschiedlichen Temperaturgradienten 14 und ihre Ausgestaltung sind in den Figuren 4 - 6 beispielhaft erläu tert.

Eine alternative Ausgestaltungsform der Temperierelemente 20 ist in Figur 2b) in Form von Fluidkanälen 32 dargestellt. Da bei sind die Fluidkanäle 32 in der Unterseite 30 des Trä gersubstrates 10 integriert. Die Fluidkanäle 32 verlaufen da bei zum Beispiel mäanderförmig oder kreisförmig, je nach Aus gestaltung des Temperaturgradienten 14. So kann beispielswei se ein Temperaturgradient 14 durch Einleiten eines mit einer bestimmten Temperatur behafteten Fluids in den Fluidkanal 32 erzeugt werden, da das Fluid beim Durchlaufen des mäanderför migen Fluidkanals 32 stetig Wärme an das Trägersubstrat 10 abgibt und somit zunehmend eine geringere Temperatur auf weist. Grundsätzlich ist es jedoch auch zweckmäßig, mehrere getrennte Kanalsysteme von Fluidkanälen 32 einzubringen, um Fluide mit unterschiedlichen Temperaturen gezielt einzuspei sen und so den Temperaturgradienten 14 in der Oberflächenebe ne 16 zu generieren.

In Figur 4 ist eine Form der Darstellung des Temperaturgradi enten 14 gezeigt. Der Temperaturgradient 14 verläuft hierbei in der Oberflächenebene 16 des Trägersubstrates 10 von einem Ende des Grünkörpers 6 zu seinem anderen Ende. Hierbei han delt es sich um eine einzige gezielte Ausbreitungsrichtung des Temperaturgradienten 14. Bei relativ kleinen Durchmessern oder Abmessungen des Grünkörpers 6 kann bei einem Temperatur gradienten von 0,5 K/mm ein relativ hoher absoluter Tempera turgradient über die gesamte Oberflächenebene 16 erzielt wer den (anzustreben sind dabei Temperaturgradienten zwischen 70 K und 150 K. Hat der Grünkörper 6 beispielsweise einen Durch messer von 150 mm, so beträgt der Temperaturgradient 14 über seiner Abmessung 17 bei einem Gradienten von 0,5 K/mm 75° C. Weist die Temperatur der Oberfläche 8 unterhalb des Grünkör pers 6 am Beginn des Temperaturgradienten beispielsweise 20°

C auf, so weist sie an dem gegenüberliegenden Ende eine Tem peratur von 95° C auf. Beide Temperaturen sind dazu geeignet, entsprechende Zug-, Druck- bzw. Scherspannungen aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Trägersubstra tes 10 und des Grünkörpers 6 zu bewirken und ein Ablösen des Grünkörpers 6 von dem Trägersubstrat 10 zu erleichtern. Bei dem selben Grünkörper beträgt der absolute Betrag des Tempe raturunterschiedes 105 K, wenn der Temperaturgradient 140,7 K/mm beträgt.

Ferner sind der genannte Temperaturgradient 14 und die dabei auftretenden Absoluttemperaturen für die mechanischen Eigen schaften des Grünkörpers 6 unbedenklich. Ist jedoch der Grün körper größer, beispielsweise 250 mm im Durchmesser, so ent- steht bei einem Gradienten von 0,5 K/mm ein Temperaturunter schied von 175° C. Dies könnte bereits zu Veränderungen der Struktur des Grünkörpers führen.

In diesem Fall ist es zweckmäßig, gemäß Figur 5 einen alter nierenden Temperaturgradienten 14, 14' anzulegen, der eine

Ausdehnung vorzugsweise jeweils zwischen 10 und 20 mm auf weist und anschließend mit geänderten Vorzeichen wie in Figur 5 gezeigt, in dieselbe Richtung weiterverläuft. Dieser alter nierende Temperaturgradient 14, 14' hat den Vorteil, dass die absoluten Temperaturunterschiede auf der Substratoberfläche 8 und somit die thermische Belastung des Grünkörpers 6 geringer bleibt. Beträgt die Ausdehnung 17 des Gradienten 14 oder 14' 30 mm, so herrscht eine absolute Temperaturdifferenz von 30°

K vor. Dieser Temperaturgradient 14 und 14' gemäß Figur 5 kann natürlich auch erhöht werden, sodass in der hier be schriebenen Ausdehnung 17 ebenfalls ein Temperaturgradient im Bereich zwischen 70 und 150° C entsteht, beispielsweise wenn der Temperaturgradient 4 K/mm beträgt. Die Auslegung des Tem peraturgradienten 14 und 14' kann in allen hier beschriebenen Beispielen immer anhand der Ausdehnungskoeffizienten des ver wendeten Materials für das Trägersubstrat 10 und des erzeug ten Grünkörpers 6 adaptiert werden. Als Material für das Trä gersubstrat wird üblicherweise eine polierte Metallscheibe, beispielsweise eine Edelstahlscheibe, verwendet.

Eine alternative Ausgestaltungsform des Temperaturgradienten 14 und 14' ist in Figur 6 dargestellt. Dieser Temperaturgra dient 14 und 14' ist alternierend ausgestaltet wie in Figur 5, jedoch in Form von konzentrischen Kreisen, die vom Mittel punkt des Grünkörpers zu dessen Außenseite verlaufen.

Die beschriebenen Temperaturgradienten unterstützen das si chere Abtrennen des Grünkörpers 6 vom Substrat. Zudem bedarf es aber in der Regel noch eine mechanische Unterstützung. Das Abtrennen des Grünkörpers 6 von der Oberfläche 8 des Trä gersubstrates 10 kann neben dem beschriebenen Temperaturgra dienten 14 auch durch weitere Hilfsmittel, beispielsweise ei- nen Vakuumgreifer oder einen elektromagnetischen Greifer so wie durch eine Saugrolle oder durch eine Abschälvorrichtung wie zum Beispiel einen Draht oder ein Messer unterstützt wer den.

In Figur 7 ist exemplarisch eine nach dem beschriebenen Ver fahren hergestellte planare Struktur 2 dargestellt, die in Form eines Magnetbleches 29 ausgestaltet ist. Eine Vielzahl dieser Magnetbleche 29 wird, wie in Figur 8 dargestellt ist, zu einer dreidimensionalen Struktur 26 in Form eines Blechpa ketes 28 zusammengestapelt. Ein derartiges Blechpaket 28 wie derum kann auf eine Welle 46 montiert werden und bildet somit den Rotor einer nicht dargestellten elektrischen Maschine.

Bezugszeichenliste

2 planare Struktur

4 Siebdruckverfahren

6 Grünkörper

8 Oberfläche

10 Trägersubstrat

12 Wärmebehandlung

14 Temperaturgradient

16 Oberflächenebene

17 Ausdehnung T-Gradient

18 Haftvermittlungsschicht

20 Temperierelemente

22 Peltier-Element

24 Trocknungsschritt

26 dreidimensionale Struktur

28 Blechpaket

29 Magnetblech

30 Substratunterseite

32 Fluidkanäle

34 Rakel

36 Druckrahmen

38 Druckschablone

40 Trocknungsvorrichtung

42 Durchlaufofen

43 Heizkammer

44 Förderband

46 Welle